在鋰離子電池充電過程中，電解液溶劑中會(huì)發(fā)生一些還原反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生大量的CH2和CO氣體，如果不對(duì)電池電解液的溶劑還原反應(yīng)采取相應(yīng)的措施，會(huì)發(fā)生大量的氣體析出，這不僅會(huì)消耗電能，還會(huì)腐蝕電極板，使電極板變形并損壞電池。

鋰離子電池現(xiàn)在很熱。鋰電池通常用作電動(dòng)摩托車電池、電動(dòng)滑板車電池，我們需要了解鋰離子電池在充電和放電時(shí)的極化。

在鋰電池充電過程中，電池極化是常見的。要想加快充電速度，充分利用電能，提高充電效率，就必須采取有效措施降低極化電壓值。本文將介紹鋰電池極化的原因、類型和消除電池極化的方法。

電池極化的原因和類型

在充電過程中，鋰電池的端子電壓高于開路電壓，兩者之間的差值是鋰電池充電時(shí)的過電壓，也可以稱為過電壓，這稱為電極極化?？梢杂靡韵鹿奖硎荆篣=U0+△U

上式中，U0為開路電壓，U為鋰離子電池的端子電壓△ U是鋰電池極化電壓。在鋰離子電池充電過程中，如果你想加快充電速度，提高充電效率，充分利用電能，你需要采取一些措施來降低電池極化電壓的值△ 盡可能多地使用U。

鋰離子電池的極化現(xiàn)象是由多種因素造成的。根據(jù)不同的因素，電池極化現(xiàn)象一般分為三類：歐姆極化、濃度極化和電化學(xué)極化。

歐姆極化

歐姆極化是由鋰電池中所有部件在充電過程中的內(nèi)阻引起的。當(dāng)鋰電池充電時(shí)，流經(jīng)這些部件的電流會(huì)受到阻礙，從而導(dǎo)致歐姆極化現(xiàn)象。在充電過程中，會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，鋰離子會(huì)擴(kuò)散到電極上。在擴(kuò)散過程中，將遇到來自這些內(nèi)部組件的阻力。

為了克服這種阻力，一部分充電電流將用于促進(jìn)鋰離子的擴(kuò)散。極化現(xiàn)象增加，這將增加鋰電池的內(nèi)部溫度，一部分電解質(zhì)將發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生氣體，這些現(xiàn)象導(dǎo)致電能損失。減小電流或停止充電可以消除歐姆極化效應(yīng)。

 

 

濃度極化

當(dāng)鋰離子電池充電時(shí)，正負(fù)極板上會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這些化學(xué)反應(yīng)改變了鋰離子電池內(nèi)部電解質(zhì)中參與電化學(xué)反應(yīng)的各種顆粒的濃度。

也就是說，鋰離子電池內(nèi)部的電解液濃度在充電前后發(fā)生變化。這種變化會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池正負(fù)極之間的電位差，這就是濃度極化現(xiàn)象。

濃度極化受電流密度Id的影響。當(dāng)充電電流逐漸增加時(shí)，電化學(xué)反應(yīng)會(huì)變得劇烈，導(dǎo)致電流密度Id增加。濃度極化也會(huì)增加。因此，減小充電電流并停止充電可以緩解濃度極化現(xiàn)象。

電化學(xué)極化

在鋰電池的充放電過程中，正負(fù)極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，使兩個(gè)極板之間的電位相互偏移，這就是電化學(xué)極化現(xiàn)象。高電流充電會(huì)增加電化學(xué)極化。

電化學(xué)極化的增加將導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)的加劇，導(dǎo)致電解液濃度的巨大變化。同時(shí)，它也會(huì)導(dǎo)致電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氣體，這會(huì)導(dǎo)致鋰電池電極板的腐蝕和變形，對(duì)其造成不可逆的損害，類似于濃度極化。

當(dāng)充電電流降低或停止充電時(shí)，可以有效緩解電化學(xué)極化現(xiàn)象。從以上分析可以看出，鋰電池充電過程中存在電池極化現(xiàn)象，但每個(gè)階段電池極化程度不同。在充電的初始階段，電解液的反應(yīng)沒有那么強(qiáng)烈，因此主電池的極化是由歐姆內(nèi)阻引起的。

隨著充電電流的增加，其歐姆極化也逐漸增加，但電化學(xué)極化以對(duì)數(shù)趨勢(shì)緩慢增加，其增加速度非常緩慢，對(duì)鋰離子電池的影響可以暫時(shí)忽略。在充電中后期，電解液中Li+的含量逐漸增加，極限擴(kuò)散電流密度I d隨著Li+的增加而逐漸減小，充電電流密度I與極限擴(kuò)散電流強(qiáng)度Id的差值越來越小。

因此，濃度極化和電化學(xué)極化將迅速增加。此時(shí)，主電池極化將從歐姆極化轉(zhuǎn)變?yōu)闈舛葮O化和電化學(xué)極化。

 

 

電池極化對(duì)充電過程的影響

在鋰離子電池充電過程中，電池極化會(huì)對(duì)其產(chǎn)生許多負(fù)面影響。例如：

（1） 當(dāng)電池發(fā)生極化時(shí)，充電電流受到鋰離子電池內(nèi)部過電壓的影響，增加速度變慢，這導(dǎo)致電解液中活性物質(zhì)參與反應(yīng)的能力降低，電化學(xué)反應(yīng)速度降低。

（2） 當(dāng)電池發(fā)生極化時(shí)，鋰離子電池中電解質(zhì)的反應(yīng)加劇，導(dǎo)致嚴(yán)重的氣體析出。釋放的氣體減緩了充電過程，并對(duì)極板造成物理沖擊，腐蝕極板并使其變形。

（3） 當(dāng)電池發(fā)生極化時(shí)，鋰離子電池的內(nèi)部電解質(zhì)反應(yīng)會(huì)釋放大量熱量，導(dǎo)致其內(nèi)部溫度逐漸升高，并在短時(shí)間內(nèi)積累，高溫會(huì)使電解質(zhì)的反應(yīng)更加迅速，從而溫度將升高并且電池極化現(xiàn)象將變得更加強(qiáng)烈。

 

 

消除電池極化的方法

（1） 強(qiáng)制消除：根據(jù)Maas的三個(gè)定律，當(dāng)在電池充電過程中強(qiáng)制反向電流對(duì)鋰離子電池充電時(shí)，其內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)也會(huì)發(fā)生相反的變化。也就是說，一定深度的放電可以有效地逆轉(zhuǎn)鋰離子電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)，從而消除濃度極化。

（2） 自然消除：鋰電池在充電過程中，如果瞬間停止充電，充電電流等于零，歐姆極化也為零，即歐姆極化瞬間消除。同時(shí)，由于停止充電，電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)速度也減慢，對(duì)抑制電化學(xué)極化和濃度極化有一定作用。

（3） 反饋控制：在充電過程中，氣體析出反應(yīng)和溫度升高會(huì)對(duì)鋰離子電池造成很大的損害，因此這兩個(gè)問題應(yīng)該得到解決。有研究表明，在鋰電池充電過程中，當(dāng)電池的端電壓在一定閾值內(nèi)時(shí)，析氣反應(yīng)和溫度升高并不明顯。

因此，可以通過充電過程中鋰離子電池的端子電壓狀態(tài)來判斷電池極化程度，并且作為基礎(chǔ)，可以通過反饋來控制充電過程中的鋰離子電池充電電流。

最終想法：

由于許多用戶在電池充電過程中操作不當(dāng)或不注意充電時(shí)間，導(dǎo)致電池?fù)p壞，odm鋰離子電池組制造商將從電池保護(hù)板提高充電的安全性。

用戶也可以在充電站充電，充滿電后會(huì)自動(dòng)停止，或在電池交換站更換電池，這不僅安全性高，而且提高了效率。